极地雪藻的研究进展与前景分析

合集下载

极地科学研究的现状及未来展望

极地科学研究的现状及未来展望

极地科学研究的现状及未来展望极地是地球上最为极端的自然环境之一,它不仅令人神往,也充满了许多未知之谜。

随着科技的不断发展,人类对于极地科学的研究也日益深入。

本文将着重探讨极地科学研究的现状及未来展望。

一、现状1.南极洲地质勘察取得了重要进展南极洲地质结构复杂,由于其长期受到冰层覆盖,难以进行常规的地质勘察。

但是,随着冰川岩芯取样技术及其他技术的不断发展,南极洲的地质研究也取得了重要的进展。

南极洲的研究还为我们了解全球变化和地球环境演变提供了重要的数据。

2.北极的极地生态系统受到越来越多的关注随着全球气候变化的加剧,北极地区的生态系统面临巨大的挑战。

极地海洋的逐渐变暖导致海洋环境受到更多的影响,也对北极地区的生态环境产生了更大的威胁。

研究北极生态系统的变化及其生态系统服务,对于找到适应全球变化的解决方案至关重要。

3.极地天文学研究技术升级极地区域通常天空清晰,空气稳定,大气透明度高,便于天文观测。

在过去的几十年里,极地天文学的研究也逐渐得到提升和改进。

天文学家们用先进的太空探测器和望远镜对极地星空进行了长期观测和研究,以揭示宇宙中更多的奥秘。

二、未来展望1.极地气候变化的深入研究众所周知,极地地区是全球气候变化的重要指标。

因此,我们需要进一步加强对极地气候变化的研究,以了解气候变化对极地生态系统及全球环境的影响,并采取有效的措施减轻气候变化给人类带来的威胁。

2.极地生态系统研究将受到更多的关注和投入随着气候变化的加剧,极地生态系统的变化也变得越来越复杂。

这需要我们加强对极地生态系统的研究,找出气候变化与生态系统变化的关系,并提出解决方法。

只有这样,我们才能更好地维护北极地区和南极地区的生态系统。

3.开展更深入的极地生命科学研究极地地区所呈现出的生命迷局,成为了极地科学研究的一大焦点。

随着分子生物学和基因工程技术的不断发展,我们可以更好地了解极地生物体的适应特征以及生命活动机制。

因此,开展更深入的生命科学研究,有望探明极地生态系统中的重要参数,从而更好地维护极地生态系统健康。

藻类生长研究及应用前景

藻类生长研究及应用前景

藻类生长研究及应用前景近年来,藻类生长研究备受关注,因为它是一种可以高效制取生物质能源的生物体,同时,还可以用作食品和医药等方面的应用。

随着人类对能源和环境的需求越来越高,藻类在绿色化生产方面展现出了巨大的潜力。

本文将从藻类的生长特点、研究现状及应用前景几个方面进行探讨。

一、藻类的生长特点藻类是一类单细胞或多细胞的水生植物,它生长在水中,需要一定的光和营养物质。

藻类具有快速生长、适应性强、生物量高等特点,这使它成为一种极具潜力的生物质能源来源。

另外,藻类还能够吸收二氧化碳和其他污染物质,净化水体,这些特点让藻类成为了一种绿色环保能源。

二、藻类生长的研究现状当前,世界各地都在加强对藻类生长的研究,探索其在能源和环保领域的应用。

在技术手段上,人们已经成功地掌握了藻类的种质资源、培养技术和培养条件等方面的技术,为推动藻类产业化奠定了基础。

目前,藻类生长的分离培养技术、高密度培养技术、混合培养技术和液体流化床培养技术等都得到了广泛研究和应用。

尤其在高密度培养技术方面,我们已经可以将生物量提高到每升100克左右,这是未来产业化种植的必要条件之一。

三、藻类在能源方面的应用前景藻类生长具有很高的生物量、生长速度快、含油量高等特点,因此,藻类能够在生物质能源领域中起到重要的作用。

目前,利用藻类生产生物燃料已成为目前研究的热点。

利用藻类制备生物燃料主要包括两种方式:一种是将藻类中的油提取出来并转化为生物柴油,另一种是将藻类直接转化为乙醇等生物燃料。

目前,德国、美国、新西兰等国家都在积极推进藻类生产生物燃料的研究。

从实际应用来看,藻类制备的生物柴油和生物乙醇的能量利用率都达到了70%以上,因此,它已经成为了未来可持续能源的重要方向之一。

四、藻类在食品和医药方面的应用前景藻类在食品和医药方面的应用也备受关注。

最近几年,中国的藻类养殖区域正在不断扩大,其中不仅包括生产海藻、紫菜等传统藻类产品,还涉及到了生产微藻、螺旋藻等以生物学为基础的高端产品。

新高中地理高考专题01 地球与地图(精选练习)-备战2022年高考地理一轮复习考点帮(新高考专用)

新高中地理高考专题01 地球与地图(精选练习)-备战2022年高考地理一轮复习考点帮(新高考专用)

专题01 地球与地图考点帮你练一、选择题(2021·江苏高三零模)尼泊尔拥有多条著名徒步旅行线路,是世界徒步旅行胜地。

2019年10月,小明乘机抵达加德满都,然后乘汽车前往博克拉,开始沿图示线路顺时针徒步旅行。

下图示意旅行线路及行程安排。

据此完成下面小题。

1.若汽车时速为50千米,小明从加德满都前往博克拉大约需要()A.2小时B.4小时C.6小时D.8小时2.北京时间12:00时,小明在徒步前行中发现太阳位于自己的右前方,此时小明最可能位于()A.①处B.②处C.③处D.④处【答案】1.B2.B【分析】1.从图中可知,加德满都和博克拉经度相差大约2°,两地纬度都接近30°,可以计算出两地距离为111千米×2×cos 30°,加上公路线的弯曲估算大约为200千米,汽车时速为50 千米,故大约需要4小时。

故选B。

2.根据所学知识可以计算出,当北京时间12∶00时,当地地方时在10;00 之前,正处于上午,太阳位于东南方。

由图中可以看出,当小明在②处时正向东走,太阳在其右前方,B正确。

③④处向南走,太阳位于左侧,C、D错误。

①处向西北方向走,太阳位于后方,A错误。

故选B。

(2021·北京高三一模)中国南极考察主要有三条航线:a航线(弗里曼特尔港一中山站)、b航线(霍巴特港一中山站)、c航线(利特尔顿港-长城站)。

读图,完成下面小题。

3.我国选择a航线的次数最多,主要考虑的是()A.航程最短B.沿途补给C.顺风顺水D.避开海雾4.c航线()A.跨越了南温带与南寒带B.跨越了日界线C.考察船上国旗常飘向东北D.考察船向东航行【答案】3.A4.B【分析】3.由图可知,与其他航线比较,a航线(弗里曼特尔港一中山站)航程最短,A正确;由图文材料无法推测a航线是否有沿途补给,B错误;a航线需穿越西风带和西风漂流,C错误;海雾主要是在寒暖流交汇海区或寒流经过的温暖海区或暖流经过的纬度较高的海区,与其他航线比较,a航线海雾状况不好判断,无特殊之处,D错误。

极地雪藻的研究进展与前景研究分析

极地雪藻的研究进展与前景研究分析

极地雪藻的研究进展与前景分析————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:2西瓜雪之謎當你看到滿山的雪不是白的,而是紅色的時候,你肯定會對著景象驚奇不已!貌似《一千個為什麼》裏面沒有這個解釋。

千年來,由於科技的限制,人們一直保持著對這種紅學的神秘感。

直到20世紀90年代,這種神奇的現象才慢慢被人們從顯微鏡下揭開神秘面紗。

你可以窮盡你的想象,紅雪的“幕後使者”是誰?它就是雪藻雪藻之探究科学家对红色的西瓜雪进行了充分研究,例如用放大倍数的显微镜观察,发现那确实是一种藻类,单细胞的,厚厚的细胞壁有些透明,透着里面的红色。

科学家用超声波等方式把这些细胞打碎,测定它们的细胞液,发现细胞液中含有大量糖分和油脂类物质,这些物质可以降低细胞液结冰时的温度,就像盐可以降低水结冰的温度一样。

再加上厚细胞壁的保护,零下40℃的低温也不至于把它们冻坏。

可是,即使寒冷不会冻坏它们,它们又何以为生呢?毕竟冰雪比较纯净,不像水中含有多种营养元素。

别忘了,冰雪的表面在大风天气里很容易覆盖上尘埃、岩屑、花粉、腐殖质,另外还有“老死”的小藻尸体。

当冰雪融化时,冰水就可以把表面的“杂质”溶解并带入冰雪中,这些可都是藻类生长所必需的营养元素,藻类自身又含有叶绿素,可以吸收阳光进行光合作用,有了营养元素和阳光,藻类在冰雪中生长繁殖还是很可能的。

这种在冰雪中顽强生长的小藻叫雪衣藻,是绿藻的一种,喜欢寒冷的冰雪环境。

雪衣藻确实曾经是绿色的,它如何变成了红色,这是个很有趣的过程。

雪衣藻最喜欢的温度是0℃,最繁盛的季节是晚春和夏季,秋冬季节,新降的大雪会把雪衣藻覆盖住,厚“棉被”和低温会让它们进入冬眠。

明年的春天来临后,在温暖的阳光照耀下,融化的雪水带着表面的“营养”向下渗入到雪衣藻冬眠的地方。

受到雪水刺激后,雪衣藻“打个哈欠”醒了过来,“吃饱喝足”后,开始生育繁殖(雪衣藻的分裂是母雪衣藻分裂成两个子雪衣藻),生成的小雪衣藻都有会“游泳”的鞭毛,随着鞭毛的摆动,小雪衣藻迎着渗入的雪水向上游去,直到来到冰雪的表面。

海洋生物研究与开发的现状与前景

海洋生物研究与开发的现状与前景

海洋生物研究与开发的现状与前景海洋是地球上最为宽广的生物圈之一,其生物资源不仅数量丰富,而且种类繁多,因此在海洋生物研究和开发领域内,有着广阔的发展前景。

本文将从海洋生物研究与开发的现状入手,探讨其未来的发展方向和前景。

一、海洋生物研究的现状1.海洋环境对生物的影响生物体的生存与发展是与其所处的环境密切相关的,海洋生物亦是如此。

从水深、水温、光照等因素来看,海洋环境的变化是很大的,也很复杂。

海洋所承载的生物数量之庞大,以及其多样性的丰富性使得海洋生物研究中存在着许多困难。

当然,海洋环境的变化也为海洋生物的适应性起到了推动作用。

2. 海洋生物资源海洋生物资源可分为海水、海藻、海草、海洋动物、海洋微生物等多类。

其中,海洋动物的种类是最多的,有些甚至存在于深海的底层。

这些生物资源的开发利用,既能为人们的生活提供丰富的营养,也能为传统经济发展带来巨大的贡献。

3. 海洋生物研究的重大进展目前,对于海洋生物的研究已经涵盖了生物、物理、化学等多个领域。

在基因技术等新技术的帮助下,研究人员也更加深入地了解了海洋生物的运作和行为。

许多罕见的海洋生物已经被发现并进行了详尽的研究,这些生物不仅可以帮助人们窥探海洋生命之谜,更可以为经济和医疗领域的发展注入新的活力。

二、海洋生物开发的现状作为人类经济与生活的重要源头之一,海洋生物开发的规模和程度一直以来都受到了广泛的关注。

在我国,海洋生物开发已经成为了支持国民经济发展的一种重要途径,当然,随之而来的便是一系列关于海洋生物保护的问题。

1. 海洋生物的产品及用途随着科技的进步,海洋生物的开发产品也得到了很大的扩展。

除了传统的渔产品外,如今还可以在市场上找到各种以海洋生物为主要原料的产品,例如海藻胶、海星素、凝胶等等。

这些产品的用途较为广泛,不仅可以应用于食品和药品工业,还可以用于农业和环保方面的研究。

2. 海洋生物保护问题在海洋生物开发的一系列过程中,保护是一个十分重要的问题。

深海环境下微生物资源的研究现状与发展前景

深海环境下微生物资源的研究现状与发展前景

深海环境下微生物资源的研究现状与发展前景深海环境下的微生物资源,是指生存于海水中的微观生物,如细菌、藻类、浮游生物等。

这些微生物在深水环境中具有独特的适应能力和物种资源,是一个广阔的研究领域。

本文将探讨深海环境下微生物资源的研究现状与发展前景。

一、深海微生物资源的研究现状深海微生物资源的研究已有多年历史,随着技术的进步和研究方法的多样化,研究领域也不断拓展。

目前,研究主要分为以下几个方面:(一)潜在药物来源许多深海微生物具有生物活性化合物,并被发现具有抗菌、抗肿瘤和抗病毒等多种特性。

一些具有药物候选物的化合物被发现来自于深海微生物。

例如,海洋杆菌产生的拜阿司、三唑巴比妥酸等化合物已被临床应用。

(二)环境监测深海微生物在深水环境中独特的多样性和适应能力,使其成为一种重要的生物指示系统,被广泛应用于环境监测和评价。

研究人员可以通过微生物群落结构的变化掌握深海环境的变化情况。

(三)生态功效研究微生物是深海生态系统中重要的生物组成部分。

通过深入了解微生物在深水环境中的生存方式和生物多样性,可以更好地理解深海生态系统的构成和生态功效,这对环境保护和生态平衡的维持具有重要的意义。

(四)基因工程利用深海微生物基因组测序的技术不断提高,深海微生物的基因信息获取越来越容易。

基于这些学科和技术的创新,深海微生物的应用前景不断拓展。

例如,一些深海微生物藻类的基因信息可以用于研发环境友好型的新型能源。

(五)食品开发深海微生物有些可以作为局部地区的特色食品。

如大连、青岛等地区就出现了以海洋微生物发酵制备的海产食品,比如海洋微生物酱油、海洋微生物面肝等。

二、深海微生物资源的发展前景随着对深海环境的认识不断提高和深海技术的不断发展,深海微生物的各项研究领域也不断扩展。

未来,深海微生物发展前景有以下几方面:(一)微生物资源探索和开发深海微生物的物种多样性和生物活性化合物为其在生物制药、环境治理等领域提供了广阔的发展空间。

未来,需要进一步探索深海微生物的物种多样性和农业、医学等领域的应用前景,为微生物资源的开发提供更加全面的基础。

2021年暑假九年级说明文阅读练习二

2021年暑假九年级说明文阅读练习二

2021年暑假九年级说明文阅读练习二火箭回收有多难?(节选)①目前,运载火箭都是一次性航天工具,其第一级火箭在完成分离后会坠落到陆上无人区或空旷海域,不可重复使用。

有人曾形容火箭使用的浪费程度,就和一架波音747客机仅作了单趟飞行就报废一般。

造价高昂的火箭如果摆脱“一次性”用品的角色,未来航天发射的成本有望大大降低。

这就是为什么人们历经失败仍然坚持尝试的原因,不过他们需要克服的难题不小。

②运载火箭回收实验有两大难点:一是让火箭第一级在分离后垂直下降,其难度就像在暴风雨中让一根扫帚平稳地直立在手掌上:二是精准降落在没有锚定且只有足球场大小的浮动平台上极其困难,且着陆的精度要求在10米以内。

因此,回收火箭首先要解决火箭着陆的精度问题,要能够回收到预定地点。

其次,火箭要以垂直的姿态降落,必须解决姿态控制问题,而越是竖长的物体,就越难以控制。

此外,还要解决减速问题,必须是软着陆,又不用降落伞,所以只能用反向推力装置。

而且,回收的过程是一个变速过程,在这个变速过程中如何始终解决好以上几大问题,难度非常高。

就回收平台来说,在海上平台上回收火箭比陆地平台更难,因为陆地上气象条件更好,回收面积也百以更大,平台更稳定。

不过,在陆上降落意味着火箭在空中飞行距离可能更长,消耗的燃料更多。

③火箭的回收只是火箭重复使用的第一步,接下来要验证火箭的发动机是否可以重复使用,还要进一步验证回收二级火箭的可行性。

④火箭的重复使用对于发动机核心部件的性能和寿命提出了更高的要求。

对于一次性使用的火箭来说,保证材料和相关设计在短时间顶得住是一个问题,确保长寿命使用又是另外一个问题。

美国航天飞机的主发动机的燃烧室压强高达207个大气压,工作温度约为3300摄氏度(目前最先进的涡扇发动机涡轮温度不到1700摄氏度),其中一个小小的涡轮泵的功率就是目前最先进的主战坦克发动机功率的10倍。

让这样的发动机顺利工作一次就已经非常困难,而要重复使用多次,那么对材料和工艺的要求必须要上一个巨大台阶。

2024年微藻市场前景分析

2024年微藻市场前景分析

2024年微藻市场前景分析引言微藻是一类微小的单细胞藻类生物,具有快速繁殖、生长适应性强、富含高质量蛋白质和丰富的生物活性物质等优点。

近年来,微藻产业逐渐崛起,被广泛应用于食品、能源、化工等多个领域。

本文将对微藻市场前景进行分析。

1. 微藻在食品领域的市场前景微藻具有高蛋白、低脂肪、丰富的营养成分等特点,因此在食品领域有巨大的市场潜力。

目前,微藻已被应用于食品添加剂、蛋白质补充剂、食品原料等方面。

随着人们健康意识的提高,对高蛋白、低脂肪的食品需求不断增长,微藻在食品领域的市场前景将更加广阔。

2. 微藻在能源领域的市场前景微藻是一种重要的生物质资源,具有高含油量和快速生长的特点,被广泛应用于生物柴油、生物乙醇等能源领域。

微藻的生长过程可以吸收二氧化碳并释放氧气,对于缓解能源短缺和减少温室气体排放具有积极意义。

随着可再生能源的发展和能源转型的需求增加,微藻在能源领域的市场前景十分广阔。

3. 微藻在化工领域的市场前景微藻中含有丰富的生物活性物质,特别是藻胆蛋白和多糖类物质,具有抗氧化、抗菌等多种功效。

这些物质被广泛应用于化妆品、医药等领域。

随着人们对天然、绿色化工产品的需求增加,微藻在化工领域的市场前景将更加广阔。

4. 微藻产业面临的挑战与机遇虽然微藻产业发展前景广阔,但也面临着一些挑战。

首先,微藻的大规模培养和收获仍然面临技术难题,生产成本较高。

其次,微藻产业链建设和市场开发仍然相对滞后。

然而,随着科技的进步和政策的支持,微藻产业也将迎来机遇。

技术的改进和成本的降低将推动微藻产业实现规模化生产和市场化运作。

结论微藻产业具有广阔的市场前景,尤其在食品、能源和化工等领域。

随着技术的进步和政策的支持,微藻产业有望实现规模化生产和市场化运作。

然而,要想实现微藻产业的可持续发展,还需要进一步研究和创新,解决技术和规模化生产等方面的问题。

微藻产业作为一种具有巨大潜力的新兴产业,将为社会经济发展和环境保护做出重要贡献。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

文章篇号:1007-2764(2006)03-0243-088极地雪藻的研究进展与前景分析耿予欢,魏东,李国基(华南理工大学轻工与食品学院,广东广州,510640)摘要:综述了富含类胡萝卜素(虾青素)的极地雪藻Chlamydomonas nivalis研究开发的最新进展,并对其研究的前景作了分析。

关键词:极地雪藻;虾青素;极端环境Research Development and Prospect Analysis of Chlamydomonas nivalisGeng Yu-huan, Wei Dong, Li Guo-ji(College of Light Industry and Food Engineering, South China Univ. of Tech., Guangzhou 510640, China) Abstract:This article summarized the latest research development of Chlamydomanas Nivalis and analyzed its prospect of development.Keywords:Chlamydomanas nivalis; Astaxanthin; Extreme condition雪藻(snow algae)是生活在南、北极地区以及地球上相近的极端环境中的一类特殊的单细胞低等植物类群,已发现有上百种之多,分属不同的门类[1]。

雪藻可适应极端恶劣的生活环境,例如低温、高光强、强紫外线辐射等。

它们大部分细胞分布在雪地几厘米深的表层,在冰雪融化时形成雪地藻华(snow algal bloom),因细胞富含类胡萝卜素(如虾青素)而呈深红色,因此又被称为“血雪(blood snow)” 或被称作“watermelon snow”。

我国首批北极科考队在北纬79的冰缘上也发现了这类红色的微藻,也被称为“冰藻”(ice algae)。

1996年探险队发现的大部分有色雪藻可被分成5种:(1)小的,在休眠孢子里有橘红色素,主要生长在光滑或纹理粗糙的雪里;(2)大的,黑红色素椭圆或圆形的接合子;(3)大的,黑红色休眠孢子,生长在冰上和厚的冰冻的雪岸;(4)在融化的雪水中的绿色双鞭毛运动细胞;(5)Chlamydomonas brevispina 的接合子,有很大细胞的chlamydomonas nivalis,Rhaphidonema spp.和Stichococcus bacillaris[2]。

1 分类和地理分布在种类众多的雪藻中,Chlamydomonas nivalis(或Chlamydomonas augustae)是其中一类分类地位明确、生态分布广泛、已在实验室内进行过初步生理学研究的特殊种质,在分类学上属于绿藻门(Chlorophata)、收稿日期:2006-01-04广东省自然科学基金资助项目(05006524)作者简介:耿予欢,讲师,在职博士,主要从事食品生物工程和海洋生物技术研究 绿藻纲(Chlorophyceae)、团藻目(V olvocales)。

广泛的分布在北极、南极及其岛屿,以及在全球相似的极端环境中,如在阿尔卑斯山、阿拉斯加、洛基山脉、日本富士山和我国的喜马拉雅山脉等,这些地区几乎都是海拔在2500米以上的雪山。

目前,国际上对雪藻Chlamydomonas nivalis的研究主要集中在藻的分类、生活史、繁殖方式、生态和地理分布调查,以及细胞壁结构、细胞超微结构和细胞内含物分析等方面[3~5]。

在极地和海拔高的地区发现的大部分雪藻chlamydomonas nivalis是绿色或红色的[6-8]。

不同季节雪藻的存在状态也有所不同:在仲夏看到的藻完全是大的红色球状细胞的chlamydomonas nivalis,而在春末和夏初的时候见到的Chlamydomonas nivalis则是直径大约10µm的较小的绿色不动球状细胞[9,10]。

在天然样品中看到的Chlamydomonas nivalis一般是球状的或接近球状的红色“静息细胞”,拥有一个可改变厚度的粘性细胞膜,大部分直径是15-30µm[11]。

Chlamydomonas nivalis包括运动细胞和不动细胞。

在有利的温度和光照下,大多数细胞是运动的[12],运动细胞顶端有两条鞭毛;当这些细胞在一个地方逗留或积极的运动时,他们就会旋转振动[13]。

运动细胞还有一个厚壁,他们在大小和外形(从球状细胞或顶端上有一点椭圆突出的球状)上是可变的:椭圆细胞直径是20~32.5 µm,豆形细胞长20~25 µm,宽10~20 µm。

另一小部分是由不动的细胞构成的,这些细胞直径是20~50 µm,通常由含有多层的厚细胞壁覆盖,同时在母细胞里有2~16个子细胞[12,13 ]。

2432 极地雪藻生长的环境特点低温、高光照和强紫外辐射是极地雪藻生长环境的主要特点[14]。

2.1 温度雪藻Chlamydomonas nivalis生活在接近-8~1 °C 的雪或冰中,在冬季还要忍受低至-35 °C的低温,当温度低于水的凝固点时,雪藻进入休眠状态[15]。

有研究表明,它的最适生长温度在0~10 °C之间,并具有富集金属离子的强大能力,其体内的离子浓度可高于体外的成千上万倍。

2.2 光强由于阳光的直射、冰雪的反射和散射,致使雪地的光照强度极高,可达到86,000 lx,被认为是地球上光照最强的地方;光合作用需要的透射光强度高于54,000 lx,但是当光强逐渐增大超过86,000 lx时,光合作用就会被抑制,而如果低于54,000 lx,光合作用也会随着逐渐减弱的光强而减弱[16]。

而雪藻能够在雪地中生存,可见雪藻Chlamydomonas nivalis的光合作用不受高光强(≤86,000 lx,约1600 µmol/m2s)的抑制,具有适应高光照的超强能力。

2.3 紫外辐射臭氧层具有屏障紫外线(UVR)的功能,在减少紫外强度上起着重要的作用,它能过滤99 %的紫外线。

如果臭氧减少1 %,那么对紫外线吸收率将减少2 %。

因此,臭氧层的破坏甚至出现臭氧空洞带来的直接后果是太阳光中的紫外线透过大气层的量加大。

在海拔3000米以上分布的藻类,其所受到的UV辐射比海平面要高出30 %,而在两极地区由于近年来臭氧层的破坏紫外线辐射强度就更高。

众所周知,高光照和强紫外辐射作用于植物细胞,将在叶绿体和细胞内产生大量的自由基,对细胞的DNA、膜脂质、酶有着巨大的氧化破坏作用,直接威胁着细胞的生存。

Chlamydomonas nivalis却能在这种极端环境中存活,必定有一套强大的抗氧化系统来消除自由基、保护光合作用系统和生物膜系统,以保证细胞生理活动的正常进行,而且这套系统必须能在低温下高效率发挥作用。

3 极地雪藻的繁殖[17,18]极地雪藻Chlamydomonas nivalis的繁殖分为无性繁殖和有性繁殖,它的无性繁殖是通过细胞分裂成倍地增加。

雪藻的有性繁殖在雪水中进行,运动细胞(motile cells)可以担当配子。

这些配子在大小和形式上明显不同。

在Chlamydomonas nivalis的有性繁殖中,存在两种接合子形式:1)众多配子之中的一个原生质体进入其他的配子;2) 配子融合,两个配子的细胞壁融合成一个单一细胞。

细胞中心部分一样的配子的原生质体融合,从两个配子的细胞壁之中形成新细胞壁。

如果配子大小有差异,则较小的配子成分进入到较大的那个细胞里。

原生质体延伸形成圆锥形突起同时细胞壁与原生质体分离,这样的细胞就转化为静孢子。

原生质体突起的部分红色逐渐消失,然后缩小,并最终与原生质体分离。

所以,长在突起顶端部分的鞭毛的基本部分也被分离,同时这个细胞进入一个不动阶段。

被分离的原生质体的剩下部分仍然悬在原生质体与被分离的细胞壁之间,然后,细胞壁在原生质体周围形成。

最后,被分离的细胞壁破裂,静孢子被释放出来。

在细胞生长期间,细胞维持它的椭圆型,或成为球形。

静孢子仍然是球状红色的,能够很好的忍受冰冻和黑暗,并在适宜他们生长的条件下,很快开始进行繁殖。

4 极地雪藻的研究进展目前,国际上对雪藻Chlamydomonas nivalis的研究主要集中在藻的分类、生活史、繁殖方式、生态和地理分布调查,以及细胞壁结构、细胞超微结构和细胞内含物分析等方面[3,4,19]。

研究发现,雪藻Chlamydomonas nivalis在营养丰富和低光强下保持绿色并快速生长,而在营养贫乏和高光强下细胞生长减缓并开始积累大量一种红色类胡萝卜素——虾青素[21,21],积累量主要受氮缺乏的影响,同时磷、硫、钾和铁的耗尽也有同样的效果。

它可耐受NaCl浓度的半致死计量为1.2 M,是莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的3倍;绿色和红色细胞中都富含磷、硫和硅,而红色细胞中则钙含量较低[4]。

实验分析表明,在含有雪藻的雪上出现了Si、Cl、Fe、Ca和K元素,并且Fe在藻中有最大的累积浓度,其成分几乎是恒定的。

从这可以看出Fe是生物体至关重要的一种物质[22]。

雪藻Chlamydomonas nivalis的光合作用不受高光强的抑制,在0℃仍有光合活性,且不被UV抑制;细胞光合作用产生有机物(有机酸、多糖)并分泌到环境中,使环境pH值降低。

我们的研究表明,极地雪藻具有较强的抵抗紫外辐射的能力,紫外辐射后细胞叶绿素和类胡萝卜素含量增加,增幅随着辐射时间的延长而加大。

紫外辐射能使极地雪藻细胞中虾青素含量显著提高。

UV-B辐244射后,极地雪藻的基本生化成分含量发生了较为明显的变化:蛋白质含量随辐射时间的增长而逐渐降低,辐射8hr后降低了18.3 %,而总脂含量则逐步增加,辐射8 h后增加了32.0 %。

经过不同时间UV-B辐射培养以后,极地雪藻在有机溶剂系统中的清除自由基能力有所提高,辐射1~8h后继续接种培养的雪藻,其甲醇提取液清除自由基活性分别比对照组增加了24.8~83.5 %。

研究表明,雪藻Chlamydomonas nivalis主要依靠合成特殊的细胞成分来适应极端环境,包括类胡萝卜素、不饱和脂肪酸、胞外多糖、酚类物质和游离脯氨酸等。

首先,在胁迫条件下细胞能够在叶绿体外的脂质球中合成并积累大量的虾青素(astaxanthin), 虾青素化学名称为3 ,3’-二羟基-β-β’胡萝卜素-4 ,4’-二酮,是一种氧合的类胡萝卜素。

虾青素及其异构体的化学结构见图1。

虾青素是一种天然的红色素,它覆盖在叶绿体表面,可吸收大量光线(尤其是蓝光)从而保护了光合作用器,同时它又是自由基的强大淬灭剂,其抗氧化活性是维生素E的550倍、类胡萝卜素的10倍,且有抗肿瘤、增加免疫力等功效[23-25],被誉为“超级抗氧化剂”,其分子结构中有很长的共轭双键,有羟基和在共轭双键链末端的不饱和酮,其中羟基和酮基又构成α-羟基酮。

相关文档
最新文档